玻璃池窯中耐火材料蝕變的因素

【中玻網】在玻璃熔制過程中，耐火材料和玻璃液在高溫下相互作用，使耐火材料遭受侵蝕損壞，甚至對玻璃液也會造成缺點。在池窯中配合料組分對耐火材料的侵蝕作用較玻璃液的作用大得多。芒硝配合料較純堿配合料的侵蝕作用更強。通常熔融純堿的侵蝕作用僅局限于加料口附近，而芒硝幾乎可侵蝕到全部池壁。含有硼酸、磷酸、氟、氯、鉛、鋇等化合物和含堿量高的配合料，其玻璃液對耐火材料有特別強烈的侵蝕作用。池窯內火焰空間的窯碹、胸墻、小爐以及蓄熱室等結構，雖然不與玻璃液直接接觸，但也受到配合料粉塵和玻璃液面揮發(fā)物不同程度的侵蝕作用。

　　玻璃液對耐火材料的侵蝕強度主要取決于玻璃液的黏度和表面張力等物理性質，至于在受侵蝕過程中的化學反應只有從屬的作用。黏度低和表面張力小的熔融玻璃很容易浸潤耐火材料，它能沿耐火材料表面的毛細管系統(tǒng)而侵人耐火材料中。含堿較多的玻璃其黏度較低，硼硅酸鹽玻璃表面張力小，它們對耐火材料的侵蝕也就很強烈。

　　配合料在加熱過程中，開始生成易熔的多酸化合物，流散在玻璃液面上。然后，這些熔體逐漸與比較難熔的組分相互溶解，因此在池窯熔化帶的耐火材料受到多堿硅酸鹽的侵蝕作用。特別是在熔制芒硝配合料玻璃時，浮在玻璃液面上的熔融硝水直接與耐火材料作用。硫酸鈉在885℃熔融，參與玻璃形成反應，直到約1440℃反應才完全。硝水、堿液和多堿硅酸鹽易被吸人耐火材料表面的毛細孔中，使耐火材料受到強烈的侵蝕。

　　池窯用耐火材料在受到物理和化學侵蝕時，侵蝕速度是溫度的函數(shù)。侵蝕速度隨溫度升高而呈對數(shù)關系遞增。

　　升高熔制溫度，就降低了熔融玻璃的黏度，也就加速了對耐火材料的侵蝕，從而大大縮短了耐火材料的使用壽命。在池窯中每升高熔化溫度50〜60℃，將使耐火材料的壽命縮短約1/2。而在坩堝窯中，只要熔化溫度升高20〜40℃時，坩堝的使用壽命就會縮短1/2。

　　耐火材料的抗物理和化學侵蝕能力，主要由其組成相的種類及其分布與結合狀態(tài)來決定。一般耐火材料由一個或多個晶相、玻璃相及氣相(氣孔)組成。玻璃相較晶體的化學穩(wěn)定性差，氣孔是侵蝕劑滲入耐火材料內部的通道(尤其是開口氣孔)。玻璃液或配合料的組分滲入耐火材料氣孔的高層度，與氣孔直徑的4次方成正比。侵蝕物首先作用于耐火材料中的玻璃相，彼此相互反應。溶液滲人耐火材料內并溶解玻璃相后，耐火材料中的晶體就會受到玻璃液流的侵蝕，并有可能不斷出現(xiàn)繼續(xù)受侵蝕的新的部分。氣孔和玻璃相大部分存在于燒結耐火材料的結合物中，因此結合物成為耐火材料抗物理和化學侵蝕的薄弱環(huán)節(jié)。

　　耐火材料受侵蝕所形成的熔融物黏度越大，材質越致密，開口氣孔越少，所受侵蝕的程度將越小。由于耐火材料被溶解而使玻璃液黏度提高，就能在耐火材料表面形成一層很少移動的保護膜，從而使侵蝕減弱。

　　要獲得抗侵蝕性良好的耐火材料，除需要有穩(wěn)定的晶相、軟化溫度高、熔體黏度大、玻璃相少及氣孔率低以外，還要求晶相的晶型細小，而且均勻分布在玻璃相中，結構均勻，結合緊密，這樣即可使玻璃相得到增強。

　　耐火材料表面不平整，有縫隙和裂紋都會使侵蝕加深，特別是橫縫受侵蝕更嚴重。砌體越致密，縫隙越微細，則玻璃液對池壁磚的侵蝕作用越小。